Dintre toate microcomponentele OM, vitrinitul este cel mai bun din punct de vedere al caracterului indicativ în studierea gradului de transformare catogenetică. Faptul este că, pentru diagnosticare fiabilă, este necesară o microcomponentă, care trebuie să aibă o schimbare regulată a proprietăților în timpul procesului de transformare, în același timp, trebuie să fie distribuită pe scară largă în OM. Vitrinite îndeplinește toate cerințele de mai sus, spre deosebire de alte microcomponente de cărbuni și DOM. Care fie se contopesc cu masa organică totală a cărbunelui aflat deja în stadiile mijlocii ale catagenezei (leuptinită), fie reacţionează slab şi inegal la modificările parametrilor de mediu (fusinit). Și numai vitrinitul își schimbă proprietățile în mod natural treptat și este foarte ușor de diagnosticat.

Pe baza reflectivității vitrinitei sunt construite majoritatea scalelor pentru determinarea gradului de catageneză. Pe lângă acesta, sunt utilizate și alte microcomponente ale DOM, dar într-o măsură mai mică. Metoda se bazează pe modelul de creștere a luciului în timpul catagenezei. Acest lucru poate fi ușor de văzut vizual dacă luăm în considerare schimbarea strălucirii cărbunilor în procesul de schimbare a acestora. Nu sunt necesare instrumente speciale pentru a observa că strălucirea antracitului, de exemplu, este mult mai mare decât cea a cărbunelui brun. Reflectivitatea este strâns legată de structura internă a unei substanțe, și anume de gradul de împachetare a particulelor într-o substanță. De asta depinde ea. Desigur, studiul gradului de catogeneză prin reflectivitate se realizează folosind echipamente speciale, de exemplu, dispozitivul POOS-I constă dintr-un microscop polarizant, un atașament optic, un tub fotomultiplicator (PMT) și un dispozitiv de înregistrare. Când se efectuează un studiu, se compară fotocurenții cauzați de lumina reflectată de suprafața probei și standardul.

Deci, vitrinitul, sau mai degrabă reflectivitatea sa, a fost luată ca standard pentru cercetare. Se măsoară folosind diverse fotometre și standarde în aer și mediu de imersie cu incidență strict perpendiculară a luminii pe o suprafață de probă bine lustruită. Măsurătorile sunt efectuate numai într-un interval îngust de lungimi de undă: de la 525 la 552 nm. Această limitare este legată de specificatii tehnice dispozitiv. O lungime de undă de 546,1 nm este luată ca standard, dar fluctuațiile mici în jurul acestei valori nu au practic niciun efect vizibil asupra valorii măsurate. Proba se fixează pe platoul microscopului și se oprește astfel încât suprafața sa să fie perpendiculară pe axa atașamentului optic. După cum sa menționat mai sus, măsurăm intensitatea luminii reflectate alternativ la probă și standard folosind un PMT. Prin definiție, reflectivitatea este capacitatea de a reflecta o parte din lumina care lovește o suprafață. Dacă traducem acest lucru în limbaj numeric, atunci acesta este raportul dintre lumina reflectată și incidentă.

Care poate fi scris ca:

Unde I1 este intensitatea luminii reflectate și I2 este intensitatea luminii incidente. În practică, atunci când se efectuează măsurători, se utilizează formula

Aici R este indicele de reflexie dorit, d este citirea dispozitivului la măsurarea substanței de testat și, respectiv, R1 este reflectanța standardului și d1 este citirea dispozitivului la măsurarea standardului. Dacă setați dispozitivul receptor la zero pentru referință, atunci formula se simplifică la R=d.

Pe lângă vitrinit, pentru măsurători sunt folosite și alte microcomponente OM. Unele dintre ele au proprietatea anizotropiei de reflectivitate. De obicei sunt utilizați trei parametri de măsurare: Rmax Rmin Rcp. Creșterea anizotropiei vitrinitei în timpul catagenezei se datorează în principal procesului de ordonare treptată a micelilor humici aromatici asociat cu o creștere a presiunii odată cu creșterea adâncimii de imersie. Măsurătorile în cazul unui preparat anizotrop nu diferă conceptual de măsurarea unei probe omogene, dar se efectuează mai multe măsurători. Etapa microscopului se rotește 360? la intervale de 90?. Două poziții cu reflectivitate maximă și două cu cea minimă sunt întotdeauna detectate. Unghiul dintre fiecare dintre ele este de 180?. Se fac măsurători pentru mai multe fragmente de rocă iar valoarea medie este calculată ulterior. Ca medie aritmetică a mediilor măsurătorilor maxime și minime:

Puteți determina imediat valoarea medie alegând un unghi de rotație de 45? de la valoarea maximă sau minimă, dar această măsurătoare este valabilă numai atunci când se studiază un OF slab transformat.

Când se efectuează cercetări, există mai multe probleme asociate cu tehnologia. De exemplu, dacă avem o rocă cu un conținut total scăzut de materie organică, atunci este nevoie de o prelucrare specială a probei și transformarea acesteia în formă de secțiuni concentrate lustruite-brichete. Dar în procesul de obținere a concentratelor, materia organică originală este supusă unui tratament chimic, care nu poate decât să afecteze proprietățile optice ale substanței. În plus, se pierd informații despre structura materiei organice a rocii. Distorsiunile în măsurători pot fi introduse și prin faptul că tehnologia procesului de preparare a medicamentelor nu este standardizată și gradul de pregătire a probei este de obicei determinată vizual. Problema este aceeași proprietăți fizice roci, precum mineralizarea puternică sau fragilitatea cărbunelui, în acest caz este necesar să se studieze reflectivitatea pe suprafața care poate fi obținută. Dacă zona este aleasă corect, atunci defectele din jur practic nu afectează măsurătorile. Dar, în mod fundamental, valorile cantitative ale erorilor practic nu afectează determinarea stadiului de catageneză.

Probele sunt studiate, de obicei în condiții normale de aer, este ușor, rapid. Dar dacă aveți nevoie de un studiu detaliat la mărire mare, se folosesc medii de imersie, de obicei ulei de cedru. Ambele măsurători sunt corecte și fiecare dintre ele este folosită, dar fiecare în cazul său specific. Avantajele măsurătorilor într-un mediu de imersie sunt că permit studierea particulelor cu o dimensiune mică; în plus, claritatea crește, ceea ce face posibilă diagnosticarea gradului de catageneză mai detaliat.

O dificultate suplimentară în cercetare este diagnosticarea microcomponentelor OM, deoarece acestea sunt de obicei determinate în lumină transmisă. În timp ce reflectivitatea este evident în reflectat. De aceea. De obicei, în procesul de cercetare sunt combinate două metode. Adică, lumina transmisă și reflectată sunt utilizate alternativ pentru a studia același fragment DOM. Pentru aceasta, se folosesc de obicei secțiuni lustruite pe ambele părți. În ele, după vizualizarea și determinarea microcomponentului în lumina transmisă, se comută iluminarea și se fac măsurători în lumină reflectată.

Vitrinitul poate fi folosit nu numai pentru a determina gradul de transformare a materiei organice, ci și pentru a determina relația acesteia cu roca. În vitrinitul singenetic, forma fragmentelor este de obicei alungită, particulele sunt situate paralel cu planurile de așternut și au de obicei o structură celulară. Dacă avem de-a face cu particule de vitrinite de formă rotunjită, atunci cel mai probabil aceasta este o substanță redepusă.

Indicele de reflexie al vitrinitei caracterizează stadiul metamorfismului cărbunelui. În combinație cu compoziția macerală, indicele de reflectare a vitrinitei oferă o idee despre proprietățile chimice și tehnologice ale cărbunelui sau ale unui amestec de cărbuni.

Reflectanța vitrinitei poate fi folosită și pentru a caracteriza densitatea materiei de cărbune. Măsurarea reflectanței vitrinitei într-un amestec de cărbuni face posibilă identificarea componentelor acestui amestec și estimarea conținutului lor relativ.

Indicele de reflectare a vitrinitei este unul dintre principalii parametri genetici pentru clasificarea și codificarea cărbunilor (Secțiunea IV). Deci, împărțirea cărbunilor fosili în tipuri (cărbuni maro, negri și antracit), stabilirea stadiului de metamorfism și a clasei de cărbune se realizează în funcție de indicele de reflexie. Primele cifre ale codului individual de carbon reprezintă valoarea reflectanței vitrinitei.

În conformitate cu GOST 17070-2014, indicele de reflexie al vitrinitei R este raportul de intensitate flux luminos lungimea de undă stabilită reflectată de pe suprafața lustruită a maceralelor din grupa vitrinite (huminite) la intensitatea fluxului luminos incident perpendicular pe această suprafață, exprimată în procente.

Indicii de reflexie ai maceralelor individuale din grupa vitrinite din cărbunele studiat pot diferi semnificativ unul de celălalt, prin urmare, valoarea obținută a indicelui de reflexie depinde de ce maceral a fost utilizat pentru măsurarea indicelui de reflexie. Măsurarea se efectuează pe unul sau mai multe macerale din grupa vitrinite, în acest caz, prezentând rezultatele, se indică ce macerale au fost utilizate pentru măsurători și, de asemenea, se evaluează contribuția fiecărui maceral la rezultatul general.

În prezent, pentru determinarea indicelui de reflexie se utilizează o singură metodă standard, reglementată în ISO 7404-5:2009 și GOST R 55659-2013 „Metode pentru analiza petrografică a cărbunilor. Partea 5. Metoda de determinare a reflectanței vitrinitei cu ajutorul unui microscop.

Esența metodei este următoarea. Intensitatea luminii cu o lungime de undă de 546 nm, reflectată aproape în unghi drept de suprafața lustruită a maceralelor din grupa vitrinite, măsurată cu ajutorul unui tub fotomultiplicator de electroni (sau dispozitiv similar), este comparată cu intensitatea luminii măsurată sub același condiţii reflectate de standarde cu o reflectanţă cunoscută. După proprietățile lor optice, boabele de vitrină din același cărbune diferă ușor unele de altele. Se fac măsurători suficiente asupra diferitelor boabe de vitrinite, astfel încât rezultatul obținut poate fi atribuit întregului amestec de cărbune sau cărbune.

Ca standarde, se folosesc ochelari optici, leucozafir, cristal de rocă, diamant cu indici de reflectare în imersie în ulei de la 0,3 la 7%. Acești indicatori trebuie să fie determinați în laboratoare speciale sau calculați din indici de refracție.

Înainte de a măsura reflectanța, reglați sistemul optic și pregătiți echipamentul, verificându-i stabilitatea. Calibrați instrumentul începând cu un standard cu o reflectanță ridicată. În continuare, liniaritatea semnalului fotomultiplicator este verificată prin măsurarea indicilor de reflexie a încă două standarde. Dacă instrumentul indicator dă rezultatele corecte pentru cele trei standarde, putem presupune că instalația este calibrată.

Un bloc lustruit este plasat pe scena microscopului, astfel încât suprafața sa lustruită să fie paralelă cu lama. Pe suprafața brichetei lustruite se aplică o picătură de ulei de imersie. După o determinare prealabilă a valorii de diviziune a dispozitivului de măsurare, proba standard este înlocuită cu bricheta lustruită investigată. Măsurătorile indicilor de reflexie ai standardelor se efectuează înainte și după examinarea probei de cărbune.

Indicele de reflectare al cărbunilor bituminoși și antracitelor este măsurat pe toate maceralele din grupa vitrinitelor. Zonele investigate nu trebuie să aibă zgârieturi, microrelief și impurități minerale. Mărimea zonei ar trebui să fie de două ori dimensiunea câmpului fotometru. Pe fiecare brichetă lustruită, este necesar să se efectueze de la 40 la 100 de măsurători, în funcție de omogenitatea și stadiul metamorfismului cărbunelui. Numărul de măsurători crește odată cu creșterea eterogenității vitrinitei și cu o creștere a stadiului metamorfismului cărbunelui. Pentru a stabili indicele de reflexie al amestecurilor de cărbune, se efectuează cel puțin 500 de măsurători.

Măsurarea reflectanței maxime și minime a vitrinitei în ulei

Măsurătorile sunt efectuate în lumină polarizată liniar în timp ce se rotește treapta microscopului.

În primul rând, treapta microscopului este mutată cu ajutorul pregătirii driverului până când reticulele filamentelor ocularului sunt focalizate pe suprafața vitrinitei potrivite pentru măsurători. Suprafața de măsurat trebuie să fie lipsită de fisuri, defecte de lustruire, incluziuni minerale sau relief și trebuie să fie la o oarecare distanță de limitele maceralului.

După primirea semnalului de ieșire de la fotomultiplicator, rotiți scena la 360° la o viteză de cel mult 10 min -1. Înregistrați cele mai mari și cele mai mici valori ale indicelui de reflexie obținut în timpul rotației tabelului.

Bricheta lustruită este deplasată în direcția cu o lungime a pasului de 0,5 mm și măsurătorile sunt luate atunci când reticulele lovesc o suprafață adecvată a vitrinitei. Pentru a fi siguri că măsurătorile sunt efectuate pe un loc adecvat al vitrinitei, proba poate fi mutată cu ajutorul cursorului până la 10 µm. La sfârșitul traseului, proba este mutată în direcția Y, perpendicular pe direcția X, la următoarea linie. Distanța dintre linii este de cel puțin 0,5 mm. Continuați să mutați proba în trepte de 0,5 mm în direcția opusă, în timp ce măsurați reflectanța. Distanța la care proba este deplasată în direcția Y este aleasă astfel încât măsurătorile să fie distribuite uniform pe întreaga suprafață a brichetei lustruite. Măsurătorile indicelui de reflectare a vitrinitei al probei sunt continuate până când se obține numărul necesar de rezultate de măsurare (Tabelul 9.5).

Reflectanțele maxime și minime (R o,max și R o,min) sunt calculate ca medie aritmetică a citirilor maxime și, respectiv, minime ale instrumentului.

Măsurarea reflectanței arbitrare a vitrinitei în ulei

Măsurătorile indicelui de reflexie se fac uniform pe întreaga suprafață a preparatului. Bricheta lustruită se amestecă în plan orizontal în direcția X, cu o lungime a pasului de 0,5 mm. Măsurarea se face atunci când mitra ocularului lovește o suprafață adecvată a vitrinitei. Apoi bricheta este mutată cu un pas (0,5 mm) în direcția Y și din nou mutată de-a lungul axei X în direcția opusă. Măsurătorile indicelui de reflectare a vitrinitei al probei sunt continuate până când se obține numărul necesar de rezultate de măsurare (Tabelul 9.5).

Tabel 9.5 - Discrepanțele maxime admise între rezultatele determinării indicatorilor de reflexie a vitrinitei

Indicele de reflexie, % Discrepanțele maxime admise între rezultate, % absolute Numărul de măsurători
Convergenţă Reproductibilitatea
Până la 1,0 incl. 0,02 0,03 40
1,01-1,50 0,03 0,05 40
1,51-2,00 0,05 0,08 40
2,01-2,50 0,07 0,11 40
2,51-3,00 0,10 0,15 40
3,01-3,50 0,10 0,15 80
3,51-4,00 0,10 0,15 120
4,01-4,50 0,10 0,15 200
4,51-5,00 0,10 0,15 300
Peste 5.0 0,10 0,15 500

Măsurătorile se efectuează în lumină nepolarizată fără rotirea etajului microscopului. Un indice de reflexie arbitrar (R o,r) este calculat ca medie aritmetică a tuturor măsurătorilor.

Măsurarea reflectanței în aer

Determinarea reflectanței maxime, minime și arbitrare în aer (R a, max, Ra, min și Ra, r) ​​​​se permite să fie efectuată pentru o evaluare preliminară a etapelor metamorfismului. Aceste măsurători sunt mai ușor de făcut, mai ales pe teren. Cu toate acestea, măsurătorile în imersiune oferă date mai precise, deoarece sunt efectuate la măriri mari.

Măsurătorile în aer sunt efectuate în mod similar cu măsurătorile în ulei de imersie la valori mai mici ale opririi deschiderii, tensiunii iluminatorului și tensiunii de funcționare a tubului fotomultiplicator (PMT).

Este necesar să se efectueze 20-30 de măsurători pe bricheta lustruită studiată, 10 sau mai multe măsurători pe specimenul lustruit.

Determinarea anizotropiei de reflexie a vitrinitei

Ca un parametru suplimentar, se determină indicele de anizotropie de reflexie a vitrinitei (A R). În conformitate cu GOST 17070-87, anizotropia de reflexie a vitrinitei este diferența dintre valorile indicelui de reflexie a vitrinitei în funcție de orientarea acestuia în raport cu așternutul, determinată în condițiile stabilite de standard. Antracitul se caracterizează prin valori mai mari ale anizotropiei optice decât cărbunii bituminoși. Prin urmare, indicatorul anizotropiei reflectanței vitrinitei este utilizat în clasificarea antracitelor în subtipuri (Secțiunea IV).

Indicele de anizotropie a reflectanței vitrinitei (AR) este calculat prin formula:

A R = 100 (R o, max - Ro, min) / R o, r,%. (9,6)

Indicele de anizotropie de reflexie trebuie calculat pe baza rezultatelor măsurării indicilor de reflexie a vitrinitei în bucăți lustruite.

Valorile reflectanței sunt înregistrate rotunjite la a doua zecimală.

Raportul de testare indică numărul de măsurători și oferă, de asemenea, informații despre identificarea maceralelor din grupa de vitrinite pe care au fost efectuate măsurătorile.

Rezultatele determinării valorilor individuale ale indicilor de reflectare a vitrinitei arbitrari într-o brichetă lustruită sunt prezentate sub forma unui tabel în care toate datele sunt distribuite pe intervalele indicelui de reflectare a vitrinitei cu un interval de 0,05% sau 0,10%. Determinați frecvența (%) valorilor lui R o,r care se încadrează într-un anumit interval. Din datele unui astfel de tabel se pot trage mai multe concluzii și se pot calcula parametrii clasificării și codificării cărbunelui (secțiunea IV):

Determinați valoarea medie a unui indice de reflexie arbitrar în imersie R o,r pentru a caracteriza stadiul metamorfismului și clasa cărbunelui conform GOST 25543-2013;

Să se determine abaterea standard (σ) după formula cunoscută în statistica matematică; această valoare reflectă eterogenitatea probelor studiate; în amestecurile de cărbune variază foarte mult;

Construiți o reflectogramă (histogramă) a distribuției valorilor de reflectanță a vitrinitei: pe axa absciselor graficați valorile lui R o,r cu un interval de 0,05% sau 0,10%, iar pe axa ordonatelor - frecvența măsurătorilor (% ) legate de fiecare interval.

Tipul reflectogramelor și valoarea abaterilor standard se referă la parametrii codificării cărbunelui (Secțiunea IV).

Discrepanțele dintre rezultatele a două determinări paralele nu trebuie să depășească valorile indicate în tabel. 9.5.

Reflectanța vitrinitei crește pe măsură ce gradul de coaliare se schimbă de la cărbune brun la antracit. Indicele de reflexie în ulei (R o, r) variază de la 0,1 la 6,0%, în aer (R а, r) - de la 5,5 la 15% sau mai mult. Acest lucru poate fi explicat după cum urmează.

În conformitate cu conceptele teoretice, intensitatea fasciculului de lumină reflectat în partea vizibilă a spectrului este direct proporțională cu numărul de electroni liberi, care, absorbind energia fasciculului de lumină incident, intră într-o stare excitată. Numărul de electroni liberi care determină intensitatea reflexiei este relativ mic și este asociat în principal cu scheletul de carbon condensat (rețelele de carbon).

Odată cu creșterea gradului de carbonizare a cărbunilor, numărul de astfel de structuri de carbon crește, iar reflectivitatea vitrinitei crește. În același timp, orientarea acestor structuri carbonice crește, în principal de-a lungul așternutului, ceea ce duce la o anumită orientare a câmpului de electroni. Cu o creștere generală a reflectanței odată cu stadiul de metamorfism, anizotropia proprietăților optice și mecanice ale cărbunilor crește simultan.

Astfel, indicele de reflexie al vitrinitei este o reflectare externă a transformărilor moleculare profunde ale materiei organice a materialului vegetal original în condițiile acumulării sale și în continuare în procesele de formare a turbei, diageneză și metamorfism.

Grupa vitrinite: a - colinita (gri omogen) cu cutinita (neagra). lumina reflectata. Imersie b - colinită (gri omogen), corpocolinită (corp oval gri închis în stânga), telinită (dungă neuniformă în centru). Sferulite albe - pirita. lumina polarizata reflectata. Starea de disparitie; c - vitrodetrinite. lumina reflectata. Imersiune g - colinita (sus), telinita (jos).

Telinit (gri), cauciuc (negru). lumina reflectata. Imersiune.

Fragmente zdrobite cu caracter vitrinit se găsesc foarte des în cărbunele bituminos. Ele formează masa de fond desmocolinit de clarit și trimacerit. De regulă, atunci când sunt examinate în lumină reflectată normală folosind imersie în ulei, aceste fragmente nu pot fi distinse unele de altele. În acest caz, ele sunt combinate sub denumirea de „desmocolinită”. Doar imersiunea cu iodură-metilenă face posibilă distingerea lor clară în cărbune cu un randament ridicat de substanțe volatile. În lumina reflectată prin imersie în ulei, particulele de vitrodetrinite pot fi văzute numai atunci când sunt înconjurate de componente cu o reflectivitate diferită (de exemplu, minerale argiloase în șisturi carbonice sau inertinite în simulare).


Reflexivitatea vitrinitei se calculează atât în ​​aer R а cât și în imersie în ulei R o . r . Prin valoarea lui R o . r este clasa estimată a cărbunelui în clasificarea industrială - genetică (GOST 25543-88).

Pe fig. 2.1 arată relația dintre valoarea calculată a parametrului și reflectanța vitrinitei în aer R a.

Există o corelație strânsă între și Rа: coeficient de corelație de pereche r = 0,996, coeficient de determinare – ​​0,992.


Fig.2.1. Relația dintre parametrul cărbunelui și indicator

reflexiile vitrinitei în aer Ra (puncte deschise și întunecate -

diverse surse)

Dependența prezentată este descrisă de ecuația:

R a \u003d 1,17 - 2,01. (2,6)

Între valoarea calculată și reflectanța vitrinitei în imersie în ulei R o. r conexiunea este neliniară. Rezultatele cercetării au arătat că există o relație directă între parametrul structural al vitrinitei (Vt) și indicii liptinitei (L) și inertinitei (I).

Pentru cărbunii Kuzbass, relația dintre R o. r și următoarele:

R despre. r = 5,493 - 1,3797 + 0,09689 2 . (2,7)

Figura 2.2 prezintă relația dintre reflectanța vitrinitei în imersie în ulei R®. r (op) și calculat prin ecuația (2.7) R o . r(calc).

Fig.2.2. Corelația dintre R experimentat aproximativ. r (op) și R o calculat. r (calc)

valorile indicelui de reflexie al cărbunilor de vitrinite de Kuzbass

Arată în Fig. 2.2 dependența grafică se caracterizează prin următoarele statistici: r = 0,990; R 2 \u003d 0,9801.

Astfel, parametrul caracterizează fără ambiguitate gradul de metamorfism al cărbunelui.

2.3 Densitatea reală a cărbunelui d r

Este cea mai importantă caracteristică fizică a TGI. folosit

la calcularea porozității combustibililor, proceselor și aparatelor pentru prelucrarea acestora etc.

Densitatea reală a cărbunelui d r este calculată prin aditivitate, ținând cont de conținutul din acesta al numărului de moli de carbon, hidrogen, azot, oxigen și sulf, precum și componente minerale conform ecuației:

d = V o d + ΣV Mi d Mi + 0,021, (2,8)

unde V o și V sunt conținutul volumetric al materiei organice și al impurităților minerale individuale din cărbune în fracțiuni de unitate,%;

d și d Mi sunt valorile densităților reale ale materiei organice de cărbune și impurități minerale;

0,021 - factor de corecție.

Densitatea masei organice de cărbune se calculează la 100 g din masa sa d 100;

d 100 = 100/V 100 , (2,9)

unde valoarea lui V 100 este conținutul volumetric al materiei organice din cărbune, fracțiuni de unitate. Determinat de ecuația:

V 100 = n C + H n H + N n N + O n O + S n S , (2.10)

unde n C o , n H o , n N o , n O o și n S o sunt numărul de moli de carbon, hidrogen, azot și sulf în 100 g WMD;

H , N , O și S sunt coeficienți empirici determinați experimental pentru diverși cărbuni.

Ecuația pentru calcularea V 100 a vitrinitului de cărbune în intervalul conținutului de carbon în ADM de la 70,5% la 95,0% are forma

V 100 \u003d 5,35 C o + 5,32 H o + 81,61 N o + 4,06 O o + 119,20 S o (2,11)

Figura 2.3 prezintă o relație grafică între valorile calculate și reale ale densității vitrinitei de cărbune, adică d = (d)

Există o strânsă corelație între valorile calculate și experimentale ale densității adevărate a vitrinitei. În acest caz, coeficientul de corelație multiplă este 0,998, determinarea - 0,9960.

Fig.2.3. Comparația dintre calculat și experimental

valori ale densității adevărate a vitrinitei

Randamentul substanțelor volatile

Calculat conform ecuației:

V daf = V x Vt + V x L + V x I (2.12)

unde x Vt ,x L și x I sunt proporția de vitrinite, liptinite și inertinite în compoziția cărbunelui (x Vt + x L + x I = 1);

V , V și V - dependența randamentului de substanțe volatile din vitrinite, liptinite și inertinite de parametrul:

V = 63,608 + (2,389 - 0,6527 Vt) Vt , (2,7)

V = 109,344 - 8,439 L, (2,8)

V = 20,23 exp [ (0,4478 – 0,1218 L) ( L – 10,26)], (2,9)

unde Vt , L și I sunt valorile parametrilor calculati pentru vitrinite, liptinite și inertinite în funcție de compoziția lor elementară.

Figura 2.4 prezintă relația dintre randamentul calculat de substanțe volatile în stare uscată fără cenușă și cel determinat conform GOST. Coeficient de corelație perechi r = 0,986 și determinarea R 2 = 0,972.

Fig.2.4. Compararea valorilor experimentale V daf (op) și calculate a V daf (calc).

pentru eliberarea de substanţe volatile din cărbuni neomogeni petrografic

bazinul Kuznetsk

Relația parametrului cu eliberarea de substanțe volatile din zăcămintele de cărbune din Africa de Sud, SUA și Australia este prezentată în Fig. 2.5.

Fig. 2.5 Dependenţa randamentului de substanţe volatile V daf de structura - chimic

parametrii cărbunilor de vitrinite:

1 - Bazinul cărbunelui Kuznetsk;

2 - zăcămintele de cărbune din Africa de Sud, SUA și Australia.

După cum reiese din datele din figură, relația cu eliberarea de substanțe volatile din aceste țări este foarte strânsă. Coeficientul de corelare a perechii este 0,969, determinarea - 0,939. Astfel, parametrul cu fiabilitate ridicată face posibilă prezicerea eliberării de substanțe volatile din cărbunii din zăcămintele mondiale.

Puterea calorică Q

Cea mai importantă caracteristică a TGI ca combustibil energetic arată cantitatea posibilă de căldură care este eliberată în timpul arderii a 1 kg de combustibil solid sau lichid sau a 1 m 3 de combustibil gazos.

Există valori calorice mai mari (Q S) și mai mici (Q i) ale combustibililor.

Puterea calorică brută se determină într-un colorimetru, ținând cont de căldura de condensare a vaporilor de apă formată în timpul arderii combustibilului.

Calculul căldurii de ardere a combustibilului solid se efectuează conform formulei lui D.I. Mendeleev pe baza datelor compoziției elementare:

Q = 4,184 [81C daf +300H daf +26 (S - O daf)], (2,16)

unde Q este puterea calorică netă, kJ/kg;

4,184 este factorul de conversie al kcal în mJ.

Rezultatele studiilor TGI au arătat că, având în vedere condițiile neidentice de formare a cărbunelui în bazinele carbonifere, valorile coeficienților pentru C daf , H daf , S și O daf vor fi diferite, iar formula de calcul a puterii calorice are forma:

Q = 4,184, (2,17)

unde q C , q H , q SO sunt coeficienți determinați experimental pentru diferite zăcăminte de cărbune.

În tabel. 2.1 prezintă ecuațiile de regresie pentru calcul căldură mai scăzută arderea cărbunelui din diverse zăcăminte de TGI Federația Rusă.

Tabel 2.1 - Ecuații pentru calcularea puterii calorifice nete pentru o bombă cu cărbune

diferite bazine ale Federației Ruse

Valorile coeficientului de corelație de pereche dintre puterile calorice calculate conform ecuațiilor și determinate conform bombei prezentate în tabel arată o corelație strânsă a acestora. În acest caz, coeficientul de determinare variază între 0,9804 - 0,9880.

Numărul de componente fuzionate ∑OK determină categoria cărbunelui și permite, în combinație cu alți indicatori, să se evalueze utilizarea cărbunelui în tehnologia cocsării.

Parametrul ∑OK este suma conținutului de inertinite I și a părții (2/3) de semivitrinite S v din cărbune:

∑OK = I+ 2/3 S v . (2,18)

Rezultatele cercetării arată că conținutul de componente slabe din cărbuni se corelează cel mai strâns cu influența combinată a parametrilor și a H/C. Ecuația pentru calcularea ∑OK este:

∑OK \u003d b 0 + b 1 + b 2 (H / C) + b 3 (H / C) + b 4 (H / C) 2 + b 5 2. (2,19)

Coeficientul de corelație de pereche al relației ∑OC a diferitelor grade de cărbuni și încărcături ale bazinului Kuznetsk variază de la 0,891 la 0,956.

S-a stabilit că există o relație mai mare între valorile calculate ale lui ∑OK conform ecuațiilor și cele determinate experimental pentru cărbuni metamorfozați medii. Relația lui ∑OK cu cărbunii cu un grad mai mare de metamorfism este redusă.


Lucrări de curs

METODE PETROGRAFICE DE CARBON PENTRU DIAGNOSTICUL CATAGENEZEI MATERIEI ORGANICE

INTRODUCERE

Rocile sedimentare conțin adesea materie organică (MO), care în timpul transformării catagenice dă naștere la petrol și gaze. Și studiul procesului de transformare a acestuia în procesul de sedimentogeneză și catageneza ulterioară este o parte foarte importantă a studiului procesului de formare a petrolului. Până în 1960, DOM a rămas neexplorat și a fost înregistrat și descris ca o masă continuă, omogenă de carbon organic din rocă.Cu toate acestea, vasta experiență acumulată în geologia cărbunelui a făcut posibilă dezvoltarea metodelor de cercetare și aplicarea acestora în studiul DOM.

Petrologia cărbunelui, sau petrografia cărbunelui, este o știință geologică destul de tânără și a apărut datorită necesității de a distinge și de a descrie diverse componente, cărbuni, precum și prin compoziția lor pentru a judeca gradul de transformare, stadiul de catageneză a rocii care conține OM. În fazele inițiale ale dezvoltării sale, petrografia cărbunelui a folosit metode de cercetare utilizate în geologie. Deci, de exemplu, secțiunile lustruite au fost folosite în mod activ pentru a studia resturile organice opace, în timp ce secțiunile au fost folosite pentru cele transparente. Specificitatea proprietăților fizice ale cărbunelui este necesară pentru adaptarea metodelor de cercetare, în special pentru schimbarea tehnologiei de pregătire a secțiunilor lustruite etc.

În scurt timp, petrografia cărbunelui a devenit o știință independentă. Și a început să fie folosit pentru a rezolva probleme practice, cum ar fi determinarea compoziției și, ca urmare, a calității cărbunelui, precum și pentru analizarea și prezicerea unor proprietăți valoroase ale cărbunelui, cum ar fi cocsificarea. Odată cu dezvoltarea științei, gama de sarcini de rezolvat s-a extins, iar probleme precum geneza, explorarea și optimizarea utilizării mineralelor combustibile au intrat în sfera cercetării. În plus, metodele studiilor petrografice ale cărbunelui sunt utilizate în mod activ pentru a studia roca DOM. Studiul DOM este de mare importanță, deoarece este foarte răspândită în rocile sedimentare și dă naștere la hidrocarburi lichide și gazoase și, de asemenea, poate oferi oamenilor de știință informații prețioase despre stabilirea faciesului sedimentării, gradul de catogeneză și poate servi și ca geotermometru maxim.

Determinarea gradului de transformare catogenetică cu ajutorul indicatorilor petrografici a cărbunelui ajută la rezolvarea unui număr de probleme teoretice și practice, de exemplu, în explorarea și evaluarea perspectivelor de găsire a mineralelor într-o anumită regiune, precum și la determinarea direcțiilor de desfășurare a activităților de prospecție geologică, precum şi studierea procesului de formare a petrolului şi gazelor . De asemenea, metodele de petrografie a cărbunelui și-au găsit aplicație în alte domenii ale geologiei, de exemplu, ele sunt folosite pentru a restabili condițiile tectonice, climatice ale sedimentării, precum și faciesul unui sediment dat, iar în stratigrafie pentru dezmembrarea secțiunilor tăcute.

Datorită utilizării metodelor de petrografie pe cărbune, natura materialului inițial al sapropel OM a fost clarificată. De asemenea, s-a sugerat că motivul acumulării și conservării unor mase mari de OM sapropelic cu un potențial ridicat de petrol și gaz este activitatea antibacteriană a lipidelor algelor. Clasificarea facies-genetică a DOM a fost completată. A fost dezvoltată o scară de catogeneză DOM bazată pe microcomponente sapropelice.

materii organice microcomponente catageneza vitrinitei

CAPITOLUL 1. Catageneza materiei organice

Catageneza este cea mai lungă etapă a transformării OM, care continuă diageneza și precede transformarea metamorfică. Adică atunci când efectele barice și termice încep să joace un rol predominant în transformarea rocilor.

Catageneza este unul dintre factorii de control în procesul de formare a uleiului. În catageneză se află așa-numita zonă principală de formare a gazelor și petrolului.

Acesta este probabil motivul pentru care studiul procesului de conversie a OM joacă un rol atât de important în cercetarea petrolului. În plus, studiul catagenezei este important nu numai pentru geologia petrolului, ci permite și rezolvarea problemelor geologie istorică, geologia structurală, ajută la căutarea și evaluarea corpurilor de minereu, acumulări de caustobioliți solizi.

Acum, se obișnuiește să se evidențieze proto-catogeneza, mezo-catogeneza și apo-catogeneza în catageneză.

Fiecare dintre aceste etape este împărțită în faze mai mici, diferiți cercetători folosesc scale diferite, cea mai comună este scara, care se bazează pe indici de litere.

Acești indici corespund claselor de cărbune, care tocmai sunt înlocuite în procesul de transformare catagenetică.

Sunt aprobate și utilizate atât în ​​geologia cărbunelui, cât și a petrolului.

Uneori o stare intermediară este fixată în resturi organice, când determinarea exactă a stadiului de catageneză este oarecum dificilă.

În acest caz, se folosește un indice dublu, care este o combinație de litere care denotă etapele următoare ale catagenezei.

LA surse diferite există diferite opțiuni pentru desemnarea etapelor pentru comparație, mai multe dintre ele pot fi citate.

În procesul de catageneză are loc o modificare a OM, și este rezultatul acțiunii unui întreg complex de diverși factori, principalii fiind temperatura, presiunea și timpul geologic. Să luăm în considerare influența acestor trei factori mai detaliat. Se crede că rolul dominant în procesul de catageneză este ocupat de temperatură, ceea ce se explică prin rolul temperaturii în procesele chimice. Acest lucru este confirmat de unele date practice și experimentale [Parparova G.M., 1990; 136]. Cel mai important rol al temperaturii reflectă regula lui Hilt. Esența căruia constă în faptul că în bazinele carbonifere, cu adâncime tot mai mare, cărbunii sunt combinați cu substanțe volatile și îmbogățiți în carbon, adică. sunt carbonificate.

Sursele de căldură în timpul catagenezei pot fi numite energie eliberată în timpul dezintegrarii radioactive, procese magmatice, procese tectonice, precum și o creștere generală a temperaturii în timpul tasării straturilor în procesul de metamorfism regional. În timpul proceselor magmatice, are loc un efect termic local intens, în timpul căruia regimul de geotemperatură al unei anumite zone a scoarței terestre se modifică semnificativ. Efectul termic în timpul proceselor tectonice este de asemenea local, dar slab exprimat, deoarece se manifestă numai în condițiile unui flux rapid al procesului în sine și în absența unei îndepărtari intensive a căldurii din vatră.

Întrebarea temperaturilor specifice reale în timpul procesului de catageneză și de formare a cărbunelui rămâne controversată.

Problema este complicată de lipsa metodelor directe de determinare a paleotemperaturii, drept urmare toate judecățile despre acestea se bazează exclusiv pe date indirecte și metode de cercetare. Opiniile oamenilor de știință în evaluarea temperaturilor reale diferă. Anterior, se credea că temperatura ar trebui să fie ridicată: pentru cărbunii bituminoși 300-350 °C, pentru antracit 500-550 °C. În realitate, aceste temperaturi sunt considerabil mai scăzute decât se aștepta pe baza datelor de modelare și experimentale. Toți cărbunii s-au format la o adâncime care nu depășește 10 km, iar temperatura care însoțește acest proces nu a depășit 200-250 ° C, ceea ce este confirmat și de studiile în puțuri forate în SUA, aici intervalele de temperatură la adâncimea de 5- 6 km nu depasesc 120- 150?S.

Acum, conform rezultatelor studierii zonelor de alterare a contactului rocilor din apropierea camerei magmatice, precum și conform altor date, putem spune că temperatura acestui proces variază de la 90 la 350 °C. Temperatura maximă este atinsă la tasarea maximă a straturilor; în această perioadă are loc catogeneza maximă a OM.

Presiunea, împreună cu temperatura, este considerată a fi cel mai important factor în modificările OM în timpul catagenezei. Există diverse opinii controversate despre rolul presiunii în procesul de catageneză. Unii cercetători cred că presiunea este una dintre factori critici catageneza. Alții cred că presiunea are un efect negativ asupra procesului de coalifiere. Deci, de exemplu, se crede că presiunea contribuie la compactarea materialului de rocă și, ca urmare, la convergența părților sale constitutive; se crede că acest lucru contribuie la o mai bună interacțiune între ele și procesul de transformare. Acest lucru este evidențiat de încălcarea anizotropiei vitrinitei. Există o altă părere despre această problemă, unii oameni de știință cred că nu presiunea este factorul principal în transformare, ci eliberarea de căldură și creșterea temperaturii care însoțesc schimbările tectonice.

Prin urmare, în cele mai multe cazuri în curele de pliere, condiții de compresie activă, gradul de transformare a OM este vizibil mai mare decât în ​​zonele de platformă [Fomin A.N., 1987; 98]. Pe de altă parte, procesul de coalificare este însoțit de eliberare abundentă de gaz și, ca urmare, o creștere a presiunii ar trebui să schimbe echilibrul acestui proces în direcția opusă, adică. rezultă că presiunea joacă un rol negativ în procesul de transformare a OM. Deși nu trebuie să uităm că presiunea și temperatura în procesul natural sunt legate. Și natura transformării OM la aceeași temperatură. Dar diferitele presiuni vor fi diferite. Deci, presiunea joacă un rol important în procesul de conversie a OM, dar este, desigur, secundară și nu poate fi comparată cu rolul temperaturii.

Un alt factor în procesul de transformare catogenetică este timpul geologic; rolul său este cel mai greu de studiat, din cauza lipsei de posibilitate de observare directă și de studiu a influenței timpului asupra procesului de catageneză. Există opinii diferite ale oamenilor de știință cu privire la această problemă. Unii oameni de știință consideră că timpul geologic nu are un efect semnificativ asupra procesului de transformare a OM, referindu-se la descoperirea unui OM antic, dar, totuși, ușor transformat. Alții susțin că timpul poate compensa lipsa temperaturii, această afirmație se bazează pe principiul lui Le Chatelier, care spune că o creștere a temperaturii cu aproximativ 10 grade implică o dublare a vitezei de reacție. Folosind această lege, unii oameni de știință susțin că, pe o perioadă lungă de timp, reacția poate avea loc la o temperatură arbitrar scăzută a procesului. Dar nu trebuie să uităm că procesul de carbonificare are loc cu absorbția de căldură și, ca urmare, pentru ca reacția să continue, este necesar să aducem sistemul într-o stare în care să depășească bariera energetică necesară de activare. . Se presupune că valoarea temperaturii necesară pentru a începe procesul de conversie a OM este de 50°C [Fomin A.N., 1987; 100]. Prin urmare, timpul, aparent, poate compensa temperatura doar în anumite limite.

De asemenea, trebuie menționat un astfel de factor precum compoziția litologică a rocilor aflate în catageneză. Influența acestui factor este confirmată de datele experimentale. Deci, de exemplu, P. P. Timofeev a fost primul care a atras atenția asupra faptului că conținutul de carbon din vitren crește în mod natural, în timp ce conținutul de oxigen scade în seria gresie-argilit-cărbune. G. M. Parparova a mai arătat că în depozitele mezozoice ale regiunii Surgut din Siberia de Vest, s-a demonstrat că în gresii și nămol, indicii de refracție ai vitrenului sunt în mare parte cu 00,1 - 00,2 mai mici decât în ​​noroiurile și rocile carbonice.

Este posibil ca acest efect să fie legat de capacitatea diferită a rocilor de a se încălzi, de exemplu, catageneza anormal de scăzută a OM la adâncimi mari în regiunea depresiunii Caspice se explică prin efectul termoconductor al domurilor de sare, care joacă rolul frigiderelor naturale naturale. Rolul compoziției litologice nu a fost încă stabilit în mod fiabil. Autorii explică această incertitudine din diverse motive, cum ar fi tipul de asociere a plantelor, gradul de gelificare și alterarea biochimică a rocilor în timpul catagenezei. În plus, există date care indică absența unei relații între compoziția litologică și indicatorii de catageneză, în condiții similare [Fomin A.N., 1987; 115]. Aceste date fac posibilă unificarea datelor privind modificarea proprietăților optice ale OF în timpul transformării sale.

În general, procesul de catageneză depinde în principal de temperatură, într-o măsură mai mică de o serie de alți factori.

Când se studiază catageneza, se folosesc diverse metode. Cele mai fiabile și precise sunt metodele de cercetare petrografică a cărbunelui. În special, diagnosticarea stadiului de catageneză prin reflexivitatea microcomponentelor comune ale rocilor. Aceste metode sunt simple în natură, nu necesită echipamente sofisticate și, cel mai important, sunt fiabile. Pe lângă metodele petrografice ale cărbunelui, sunt utilizate o serie de alte caracteristici, care se bazează în principal pe compoziția chimică. Aceștia sunt indicatori precum: compoziția elementară a kerogenului, randamentul componentelor volatile, spectroscopia IR a bitumoizilor și mulți alții, nu sunt atât de exacti, dar împreună pot da estimări precise, mai ales când vine vorba de apocatogeneză, deoarece caracteristicile genetice ale OM nu mai sunt afectate aici.

Măsurarea parametrilor petrografici ai carbonului, din punct de vedere al raționalității tehnologiei de cercetare, are o serie de avantaje: este posibilă măsurarea rapidă și precisă a indicilor de reflexie și refracție pe un eșantion de dimensiuni reduse, adesea insuficient pentru analiza chimica; este posibil să se efectueze cercetări asupra incluziunilor microscopice din rocă; în urma analizei, obținem parametri nu ai unui complex de microcomponente, ci ai unuia specific, ceea ce face posibilă aplicarea acestei metode la toate bazinele sedimentare, deoarece anumite microcomponente sunt omniprezente și pot servi ca semn de diagnostic fiabil pentru stadiile de catageneza. Vitrinitul este o microcomponentă atât de răspândită, reflectivitatea sa este măsurată în principal. Vitrinitul este, de asemenea, convenabil prin faptul că are o schimbare regulată a proprietăților sale optice în timpul procesului de conversie. De aceea, reflectivitatea vitrinitei este luată ca standard pentru diagnosticarea etapelor de catageneză.

CAPITOLUL 2 Reflectivitatea maceralelor din materie organică

Reflectivitatea vitrinitei

Dintre toate microcomponentele OM, vitrinitul este cel mai bun din punct de vedere al caracterului indicativ în studierea gradului de transformare catogenetică. Faptul este că, pentru diagnosticare fiabilă, este necesară o microcomponentă, care trebuie să aibă o schimbare regulată a proprietăților în timpul procesului de transformare, în același timp, trebuie să fie distribuită pe scară largă în OM. Vitrinite îndeplinește toate cerințele de mai sus, spre deosebire de alte microcomponente de cărbuni și DOM. Care fie se contopesc cu masa organică totală a cărbunelui aflat deja în stadiile mijlocii ale catagenezei (leuptinită), fie reacţionează slab şi inegal la modificările parametrilor de mediu (fusinit). Și numai vitrinitul își schimbă proprietățile în mod natural treptat și este foarte ușor de diagnosticat.

Pe baza reflectivității vitrinitei sunt construite majoritatea scalelor pentru determinarea gradului de catageneză. Pe lângă acesta, sunt utilizate și alte microcomponente ale DOM, dar într-o măsură mai mică. Metoda se bazează pe modelul de creștere a luciului în timpul catagenezei. Acest lucru poate fi ușor de văzut vizual dacă luăm în considerare schimbarea strălucirii cărbunilor în procesul de schimbare a acestora. Nu sunt necesare instrumente speciale pentru a observa că strălucirea antracitului, de exemplu, este mult mai mare decât cea a cărbunelui brun. Reflectivitatea este strâns legată de structura internă a unei substanțe, și anume de gradul de împachetare a particulelor într-o substanță. De asta depinde ea. Desigur, studiul gradului de catogeneză prin reflectivitate se realizează folosind echipamente speciale, de exemplu, dispozitivul POOS-I constă dintr-un microscop polarizant, un atașament optic, un tub fotomultiplicator (PMT) și un dispozitiv de înregistrare. Când se efectuează un studiu, se compară fotocurenții cauzați de lumina reflectată de suprafața probei și standardul.

Deci, vitrinitul, sau mai degrabă reflectivitatea sa, a fost luată ca standard pentru cercetare. Se măsoară folosind diverse fotometre și standarde în aer și mediu de imersie cu incidență strict perpendiculară a luminii pe o suprafață de probă bine lustruită. Măsurătorile sunt efectuate numai într-un interval îngust de lungimi de undă: de la 525 la 552 nm. Această limitare se datorează caracteristicilor tehnice ale dispozitivului. O lungime de undă de 546,1 nm este luată ca standard, dar fluctuațiile mici în jurul acestei valori nu au practic niciun efect vizibil asupra valorii măsurate. Proba se fixează pe platoul microscopului și se oprește astfel încât suprafața sa să fie perpendiculară pe axa atașamentului optic. După cum sa menționat mai sus, măsurăm intensitatea luminii reflectate alternativ la probă și standard folosind un PMT. Prin definiție, reflectivitatea este capacitatea de a reflecta o parte din lumina care lovește o suprafață. Dacă traducem acest lucru în limbaj numeric, atunci acesta este raportul dintre lumina reflectată și incidentă.

Care poate fi scris ca:

Unde I1 este intensitatea luminii reflectate și I2 este intensitatea luminii incidente. În practică, atunci când se efectuează măsurători, se utilizează formula

Aici R este indicele de reflexie dorit, d este citirea dispozitivului la măsurarea substanței de testat și, respectiv, R1 este reflectanța standardului și d1 este citirea dispozitivului la măsurarea standardului. Dacă setați dispozitivul receptor la zero pentru referință, atunci formula se simplifică la R=d.

Pe lângă vitrinit, pentru măsurători sunt folosite și alte microcomponente OM. Unele dintre ele au proprietatea anizotropiei de reflectivitate. De obicei sunt utilizați trei parametri de măsurare: Rmax Rmin Rcp. Creșterea anizotropiei vitrinitei în timpul catagenezei se datorează în principal procesului de ordonare treptată a micelilor humici aromatici asociat cu o creștere a presiunii odată cu creșterea adâncimii de imersie. Măsurătorile în cazul unui preparat anizotrop nu diferă conceptual de măsurarea unei probe omogene, dar se efectuează mai multe măsurători. Etapa microscopului se rotește 360? la intervale de 90?. Două poziții cu reflectivitate maximă și două cu cea minimă sunt întotdeauna detectate. Unghiul dintre fiecare dintre ele este de 180?. Se fac măsurători pentru mai multe fragmente de rocă iar valoarea medie este calculată ulterior. Ca medie aritmetică a mediilor măsurătorilor maxime și minime:

Puteți determina imediat valoarea medie alegând un unghi de rotație de 45? de la valoarea maximă sau minimă, dar această măsurătoare este valabilă numai atunci când se studiază un OF slab transformat.

Când se efectuează cercetări, există mai multe probleme asociate cu tehnologia. De exemplu, dacă avem o rocă cu un conținut total scăzut de materie organică, atunci este nevoie de o prelucrare specială a probei și transformarea acesteia în formă de secțiuni concentrate lustruite-brichete. Dar în procesul de obținere a concentratelor, materia organică originală este supusă unui tratament chimic, care nu poate decât să afecteze proprietățile optice ale substanței. În plus, se pierd informații despre structura materiei organice a rocii. Distorsiunile în măsurători pot fi introduse și prin faptul că tehnologia procesului de preparare a medicamentelor nu este standardizată și gradul de pregătire a probei este de obicei determinată vizual. Problema sunt și proprietățile fizice ale rocilor, precum mineralizarea puternică sau fragilitatea cărbunelui, în acest caz este necesar să se studieze reflectivitatea pe suprafața care a fost obținută. Dacă zona este aleasă corect, atunci defectele din jur practic nu afectează măsurătorile. Dar, în mod fundamental, valorile cantitative ale erorilor practic nu afectează determinarea stadiului de catageneză.

Probele sunt studiate, de obicei în condiții normale de aer, este ușor, rapid. Dar dacă aveți nevoie de un studiu detaliat la mărire mare, se folosesc medii de imersie, de obicei ulei de cedru. Ambele măsurători sunt corecte și fiecare dintre ele este folosită, dar fiecare în cazul său specific. Avantajele măsurătorilor într-un mediu de imersie sunt că permit studierea particulelor cu o dimensiune mică; în plus, claritatea crește, ceea ce face posibilă diagnosticarea gradului de catageneză mai detaliat.

O dificultate suplimentară în cercetare este diagnosticarea microcomponentelor OM, deoarece acestea sunt de obicei determinate în lumină transmisă. În timp ce reflectivitatea este evident în reflectat. De aceea. De obicei, în procesul de cercetare sunt combinate două metode. Adică, lumina transmisă și reflectată sunt utilizate alternativ pentru a studia același fragment DOM. Pentru aceasta, se folosesc de obicei secțiuni lustruite pe ambele părți. În ele, după vizualizarea și determinarea microcomponentului în lumina transmisă, se comută iluminarea și se fac măsurători în lumină reflectată.

Vitrinitul poate fi folosit nu numai pentru a determina gradul de transformare a materiei organice, ci și pentru a determina relația acesteia cu roca. În vitrinitul singenetic, forma fragmentelor este de obicei alungită, particulele sunt situate paralel cu planurile de așternut și au de obicei o structură celulară. Dacă avem de-a face cu particule de vitrinite de formă rotunjită, atunci cel mai probabil aceasta este o substanță redepusă.

Reflectivitatea altor microcomponente ale OF

Fără îndoială, vitrinitul este cel mai convenabil pentru determinarea gradului de catageneză al microcomponentelor OM, dar nu este întotdeauna posibil să o detectăm în rocă și nu este întotdeauna bine conservată. În acest caz, sunt studiate și alte microcomponente ale cărbunelui pentru a studia etapele catagenezei, de exemplu, semivitrinite SVt, semifusinite F1, fusinite F3, leuptinite L. Scalele de catageneza au fost deja compilate conform datelor studiilor acestor componente. Ele fac posibilă utilizarea rezultatelor obținute în studiul semivitrinitei, semifusinitei și fuzinitei pentru diagnosticul stadiilor. Precizia determinării este limitată de etapă, datorită neliniarității modificării proprietăților optice ale acestor microcomponente. Neliniaritatea este caracteristică etapelor inițiale ale transformării, care este asociată cu caracteristicile genetice primare ale OM. În etapele ulterioare, reflectivitatea tuturor microcomponentelor crește uniform.

Unii oameni de știință au încercat să folosească reflectivitatea pentru a determina transformarea OM. Adevărat, este aplicabil numai într-un interval îngust, limitarea este asociată cu problema diagnosticării leuptinitei în sine. Reflexivitatea sa variază de la 0,04% R? în stadiul B până la 5,5% R? la stadiul de antracit. Natura generală a modelului de schimbare a reflectivității este similară cu vitrinita, dar diferă de aceasta din urmă în valori absolute.

Mai sus sunt luate în considerare metode de determinare a gradului de conversie a OM prin microcomponente humice, iar această metodă poate fi aplicată depozitelor surse de petrol dacă acestea conțin resturi de vegetație terestră superioară. Adesea, însă, situația este diferită și în rocă sunt prezente doar soiurile sapropel de materie organică. Atunci se pune întrebarea dacă este posibil să se diagnosticheze etapele catagenezei de către anumite componente ale OM sapropelic. Unii cercetători folosesc pe scară largă indicele de refracție al coloalginitei, colochitinitei, pseudovitrinitei și altor resturi de sedimente marine [ Fomin A.N., 1987; 121]. Dar, în același timp, trebuie utilizate concentrate de kerogen, care nu pot decât să afecteze caracteristicile substanței. Mult mai precisi sunt indicatorii fluxului de microcomponente OM, care au un caracter regulat de modificări ale proprietăților în procesul de transformare și care pot fi studiati în secțiuni lustruite - piese, fără a modifica natura prezenței OM în stâncă. În plus, pseudovitrinitul este omniprezent în rocile sursă, ceea ce face posibilă unificarea scării.

Comportamentul pseudovitrinitei a fost studiat pe baza probelor care conțin atât humus, cât și componente sapropel ale materiei organice și s-a derivat o regularitate a schimbării reflectivității. S-a dovedit că în întregul interval al scalei de catageneza, reflectivitatea pseudovitrinitei este mai mică decât cea a vitrinitei. În etapele ulterioare, are loc o încetinire a ratei de creștere a reflectivității în pseudovitrinite, în timp ce în vitrinite, dimpotrivă, viteza de creștere crește [Fomin A.N., 1987; 123].

În plus față de toate microcomponentele de mai sus ale DOM, incluziunile organice de bituminit se găsesc adesea în straturile sedimentare. Bituminitul apare în pori, fisuri și de-a lungul periferiei golurilor. Materialul sursă pentru acesta a fost naftidele lichide sau plastice, care au migrat și au rămas în rocă. Ulterior, s-au transformat odata cu el, supuse la presiuni, temperaturi, s-au intarit si au devenit solide. După caracteristicile bituminitului, se poate aprecia gradul de transformare a rocii după migrare. Dar trebuie luat în considerare faptul că migrarea HC este un proces îndelungat și, ca urmare, se poate întâlni o situație de discrepanță a datelor într-un eșantion. Există mai multe varietăți de bituinit: diabituminit, katabituminit și metabituminit.

CAPITOLUL 3 Indicele de refracție al componentelor optice

Pe lângă reflectivitate, un parametru precum indicele de refracție este utilizat pe scară largă în practica cercetării. Indicele de refracție este un semn al modificărilor secundare ale structurii moleculare a microcomponentelor OM în timpul catagenezei. Și ca urmare, prin măsurarea indicelui de refracție al anumitor microcomponente, este posibil să se diagnosticheze cu suficientă acuratețe gradul de transformare a unui depozit dat care conține materie organică. Cea mai graduală modificare a indicelui de refracție are loc în vitrinite; pentru aceasta a fost compilată o scală a indicelui de refracție pentru întreaga catageneza. Se folosesc și alte microcomponente, dar într-o măsură mai mică.

Precizia metodei este asigurată de o astfel de proprietate a materiei organice precum transparența. Deci, de exemplu, gradul de transformare la etapele B-T când OF este transparent în lumina transmisă. Indicele de refracție, desigur, poate fi utilizat și în studiul OM al etapei antracit, deși apare o problemă în diagnosticarea microcomponentelor, deoarece într-un stadiu înalt de transformare proprietățile optice ale microcomponentelor converg în mod vizibil. Intervalul de determinare a parametrilor optici depinde de lichidul utilizat, de exemplu, atunci când se utilizează lichide convenționale de imersie, este posibil să se determine etapele B și D. Când se utilizează lichide de imersie foarte refractivă, este posibil să se diagnosticheze etapele B - A inclusiv. Dacă, totuși, se folosesc aliaje de iodură de arsen, antimoniu cu piperina, este posibil să se determine etapele G - T.

Măsurătorile se efectuează pe un fir de probă măcinat fin. Se obtine prin simpla extractie mecanica din roca, urmata de macinare, sau prin extractie chimica.

Studiul este realizat într-o manieră similară cu măsurarea reflectivității, adică metoda comparativă. Pentru a face acest lucru, mai multe particule carbonice sunt plasate pe o lamă de microscop și distribuite lin pe suprafața de sticlă, astfel încât particulele să nu se atingă sau să se suprapună; și acoperit cu un alt pahar. Un lichid cu indicele de refracție așteptat al probei este plasat în cavitatea dintre pahare. Dacă determinarea vizuală nu este sigură, este indicat să se pregătească mai multe preparate cu diferite lichide.

Pentru a determina grade ridicate de transformare, se folosesc aliaje; pentru prepararea preparatelor, este necesar să se topească substanța și să se plaseze particule de substanță în topitura rezultată. Definiția în sine este similară cu definiția lichidelor de imersie. Se bazează pe un astfel de fenomen precum banda lui Beke, aceasta este o margine subțire de lumină în jurul preparatului de testare, apare la marginea a două medii cu indici de refracție diferiți. Pentru a efectua măsurarea, este necesar să reglați claritatea microscopului și să găsiți banda Becke, apoi îndepărtați ușor tubul microscopului, în timp ce banda se va deplasa către mediul care are un indice de refracție mai mare. Dacă banda se deplasează spre partea lichidă a probei, atunci are un indice de refracție mai mare și invers. Deci, prin compararea indicelui de refracție a probei la rândul său cu indici ai lichidelor cunoscute, se poate realiza dispariția completă a benzii, atunci putem spune că indicele de refracție este egal cu cel de referință.

CAPITOLUL 4. Diagnosticul vizual al etapelor de catageneză

Pentru o evaluare mai calitativă și mai rapidă a stadiului de catogeneză, este necesar să se efectueze o evaluare calitativă aproximativă a transformării OM înainte de o evaluare cantitativă precisă. Aceasta se realizează de obicei pe motive vizuale, cum ar fi culoarea în lumina transmisă și reflectată, păstrarea structurii anatomice, relieful, precum și culoarea și intensitatea strălucirii în razele ultraviolete. În ciuda păstrării caracteristicilor materialului vegetal inițial al microcomponentelor, fiecare dintre ele își schimbă proprietățile optice, chimice și fizice în timpul carbonizării. Dar asta se întâmplă cu viteze diferite, unii reacţionează foarte puternic. Prin urmare, pentru diagnosticarea vizuală, este necesar să se utilizeze în principal componente lipoide, care sunt foarte sensibile la modificările condițiilor de mediu. Acest lucru le afectează foarte mult culoarea și, ca rezultat, se poate judeca gradul de transformare după culoarea microcomponentelor.

Diferiți parametri ai microcomponentelor reacționează diferit la procesul de transformare, de exemplu, structura anatomică a microcomponentelor se pierde treptat. În stadiile B - G, este distinctă, mai târziu este ascunsă treptat. În același timp, în timpul creșterii etapei de catageneză, relieful microcomponentelor crește în HTO. Anizotropia microcomponentelor crește, de asemenea, în cursul catagenezei. În general, anizotropia unor microcomponente crește în timpul transformării. Anizotropia, în general, este proprietatea oricăror substanțe de a avea valori diferite ale unor proprietăți în diverse direcții, cristalografică, sau pur și simplu legată de structura substanței, aceasta se manifestă în primul rând prin culoarea substanței. Culoarea se schimbă în funcție de direcția de vibrație a luminii polarizate care trece prin substanță. Acest fenomen se numește pleocroism. Se observă în lumină transmisă la un nicol. Când se folosește lumina reflectată, anizotropia probei se manifestă prin polarizarea acesteia.

Pentru fiecare etapă a transformării OM, există un anumit set de caracteristici vizuale și pot fi utilizate pentru a diagnostica cu ușurință etapele catagenezei. Să le luăm în considerare mai detaliat.

Etapa B se caracterizează prin faptul că componentele lipoide la un nicol sunt aproape albe, cu o ușoară nuanță gălbuie. Vitrinitul este portocaliu-roșu sau maro cu o tentă roșie, cu fisuri de uscare și o structură bine conservată, care poate fi folosită pentru a determina dacă substanța aparține unui anumit tip de țesut vegetal. În nicolele încrucișate, componentele lipoide sunt practic omogene sau prezintă puține limpeziri. Particulele individuale practic nu sunt ordonate, sporii sunt ușor aplatizați. În lumina reflectată, vitrinitul este gri, leuptinitul are un ton maroniu-gri, sporii sunt clar vizibili și înconjurați de o margine caracteristică.

Etapa D se caracterizează printr-o ordine mai mare în aranjarea resturilor vegetale. Leiptinitul este galben deschis, anizotrop. Componentele gelificate sunt ușor de distins, culoarea lor se schimbă de la galben roșcat la roșu maroniu. În această etapă începe clar să apară anizotropia OM.Anizotropia tisulară se manifestă în vitrinite structurale. Adesea, în nicoli încrucișați, se poate urmări structura țesuturilor substanței originale. Dacă probele sunt observate în lumină reflectată, atunci OM este în general izotrop; la un nicol, compoziția și structura sa se disting clar. Cutinita este gri maronie și se distinge bine. Vitrinite are tonuri de gri de intensitate diferită.

La etapa D, gradul de ordine crește, orientarea microcomponentelor este paralelă cu așternutul. Componentele cu o structură de țesut, o structură de grilă se disting clar. Cea mai importantă caracteristică de diagnosticare este culoarea cojilor de spori; pe această bază, este posibilă împărțirea acestei etape în substadii. La subetapa G1 sunt galbene aurii și mai rar galben pai, la G2 sunt galbene, la G3 sunt galbene închise. Vitrinitul se caracterizează printr-o culoare galben-roșiatică. În lumina reflectată, leiptinitul este gri-maroniu sau gri, sporii sunt în relief, iar vitrinitul este gri.

Stadiul G este caracterizat prin spori portocalii atât în ​​lumina transmisă, cât și în cea reflectată. După nuanțele de portocaliu, stadiul G poate fi împărțit în trei substadii: G1 se caracterizează printr-o nuanță galbenă, pe G2 sunt portocalii și portocaliu închis, pe G3 cu o tentă roșiatică. În lumina reflectată, sporii sunt caracterizați prin tonuri de bej-gri în stadiul G1, gri nisip în stadiul G2 și gri deschis la G3.

În stadiul K se disting două substadii K1 și K2. În stadiul K1, leuptinita are un ton roșcat în lumina transmisă, în reflectare este alb-cenusie. În substadiul K2, doar fragmente maro unice de sporinită sau cutinită sunt vizibile în lumina transmisă. Structura substanței gelificate este practic monolitică, fără o manifestare distinctă a structurii substanței originale.

Etapa OS este împărțită cantitativ în două substadii: OS1 și OS2, dar practic nu se pot distinge prin caracteristicile petrografice. În masa totală, este posibil să se distingă rămășițele individuale de cutinită sau spori. Toate detaliile structurii OF sunt clar vizibile în principal în lumina transmisă. Cu nicolele încrucișate, structura secundară este clar vizibilă, uneori primară diferite feluri vitrinită.

Etapa T, ca și OS, este împărțită în două substadii. În stadiul T sunt vizibile componente lipoide rare, care au o culoare maronie. Există un pleocroism distinct, care se vede mai bine la substadiul T2 decât la substadiul T3. În masa organică se observă doar dungi luminoase unice și fragmente filamentoase.

În stadiul de PA, în secțiuni subțiri cu un nichel, componentele gelificate sunt maro-roșiatice, maro, mai rar negre. Leiptinitul are un ton ușor maroniu. Sporinitul și cutinitul în nicoli încrucișați sunt galben-roz. Cele mai anizotrope sunt fragmentele de vitrinit și unele formațiuni albe asemănătoare ca formă cu leuptinitul. În stadiul A, în secțiuni subțiri lustruite, materia organică strălucește doar pe alocuri. În lumina reflectată, datorită unei anizotropie distinctă, multe detalii din structura microcomponentelor individuale sunt relativ bine distinse atât la unul cât și la doi nicoli. În cursul catagenezei, culoarea microcomponentelor grupului alginit se schimbă și ea. Acest lucru apare cel mai natural în talamoalginit, resturi conservate de alge. Deci, de exemplu, în intervalul de stadii de catageneză de la B la G, culoarea sa în lumina transmisă. În plus, odată cu creșterea catagenezei, capătă o nuanță cenușie. În stadiul B, talamoalginitul are o luminiscență galben-verzuie strălucitoare, mai rar culoarea albastra. În etapele D și D, intensitatea sa slăbește vizibil și nu mai este fixată în stadiul G. În lumina reflectată, culoarea talamoalginitului se schimbă de la întuneric în stadiile inițiale ale catagenezei la gri-alb în antracit.

În general, componentele lipoide reacționează cel mai clar la modificările condițiilor termobarice. Colorarea componentelor gelificate și algelor este un semn indicativ pentru mine. în timpul catagenezei. Fiecare dintre microcomponente rămâne individuală anumite caracteristici. Dar proprietățile fizice și alte caracteristici suferă modificări semnificative. Secvența generală a modificărilor indicatorilor petrografici ai cărbunelui este prezentată în Tabelul 1.

Etapa de catageneza

Anizotropie

Cu o Nicole

Cu nicole încrucișate

vitrinit

leuptinită

vitrinit

leuptinită

Gri închis, închis

Gri închis, diverse nuanțe

Parametrii spectrului de rezonanță paramagnetică electronică (EPR). Structura hiperfină a spectrelor EPR. Factorii care afectează oportunitatea utilizării metodei, caracteristicile aplicării acesteia. Determinarea genezei materiei organice dispersate și uleiului.

rezumat, adăugat la 01.02.2015

Schema de formare a bitumului conform lui Uspensky, Radchenko, Kozlov, Kartsev. Compoziția elementară medie a organismelor vii și a caustobioliților de diferite grade de transformare. Transportul și acumularea materiei organice. Diagrama tipurilor de kerogene de D. Crevelen.

rezumat, adăugat 06.02.2012

Elemente tectonice ale suprafeței subsolului și stadiului structural inferior al învelișului sedimentar. Distribuția litologică și stratigrafică a rezervelor de petrol. Potențialul de petrol și gaze al jgheabului Pripyat. Caracteristicile geochimice ale materiei organice, uleiurilor și gazelor.

lucrare de termen, adăugată 27.12.2013

Proprietățile optice ale apelor lacului. Influența transparenței asupra regimului luminii. o scurtă descriere a principalele habitate ale organismelor din lac. Ciclul materiei organice și tipurile biologice de lacuri. Biomasa, productivitatea și schema de creștere excesivă a rezervorului.

lucrare de termen, adăugată 20.03.2015

Proprietățile optice ale apelor lacului. Influența transparenței asupra regimului luminii. Scurtă descriere a principalelor habitate ale organismelor din lac. ciclul materiei organice. Biomasa și productivitatea lacului. Schema creșterii sale. Tipuri biologice de lacuri.

lucrare de termen, adăugată 24.03.2015

Determinarea rolului jucat de substanțele vii în formarea crustei de intemperii - un produs liber al modificărilor rocilor formate sub sol, inclusiv din cauza soluțiilor care provin din acesta. Funcțiile materiei vii în procesul de intemperii.

raport, adaugat 02.10.2011

Zonarea tectonica si caracteristicile litologico-stratigrafice ale subsolului si acoperirii sedimentare a regiunii Marii Barents. Factori și scară de catageneză utilizate în evaluarea modificărilor catagenetice în depozitele studiate ale megaswellului Admiralteisky.

teză, adăugată 04.10.2013

Clasificarea lianților organici: bitum natural, bitum uleios; gudron de cărbune, ardezie, turbă, gudron de lemn; polimerizare, polimeri de policondensare. Caracteristici ale compoziției, structurii, proprietăților lor. Lianți compuși.

rezumat, adăugat 31.01.2010

Modelarea transferului de masă al materiei în condiții apropiate de naturale pentru a explica unele procese geologice. Fabricarea de echipamente de laborator pentru efectuarea de experimente pentru studiul caracteristicilor transferului de masă în lichide vâscoase.

prezentare, adaugat 25.06.2011

Istoria producției practice de nămol organic de natură vegetală. Conținutul ipotezelor vulcanice și spațiale ale teoriei abiogene a originii petrolului. Descrierea etapelor de sedimentare și transformare a reziduurilor organice în ulei de munte.